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Proyecto de Ingeniería:
Presentación: Dr. Ing Javier E Arrieta Freyre
jarrietaf@usmp.pe
La Molina 2014
EVALUACIÓN DE RIESGO SÍSMICO EN
EL CENTRO HISTÓRICO DE AYACUCHO
DOCUMENTO CON FINES DE FORMACIÓN ACADEMICA
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
VISIÓN 2014
Fuente: Titulación UNSCH, Bach C Hinostroza H
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
INTRODUCCIÓN
RIESGO
SÍSMICOF(Peligro x Vulnerabilidad)
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PELIGRO•Ocurrencia de Fenómeno Físico
•A mayor intensidad, mayor peligro
•Condiciones locales Deslizamientos
Inundaciones
{
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PELIGRO
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
GESTIÓN DEL RIESGO
Es el grado de resistencia o respuesta de un elemento o
grupo de elementos ante un evento sísmico.
VULNERABILIDAD Sísmica
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Forma de Medición: Generalmente se expresa en una escala que va desde
0 (sin daño) a 1 (daño total). Otras escalas: ATC-21 (menor a 2
vulnerable y máximo puntaje 6)
RIESGO SÍSMICO
Son las pérdidas esperadas debido a la ocurrencia de un
evento sísmico.
(Elementos bajo riesgo: la población, las obras civiles, las actividades
económicas, etc.)
Forma de Medición: Por el número de pérdidas humanas, heridos,
daños a las propiedades y efectos sobre la actividad económica.
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho -
Tipos de Vulnerabilidad
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Vulnerabilidad Física
Vulenerabilidad estructural: se refiere a la debilidad o falta de
resistencia que presenta la estructura ante los posibles daños de los
elementos estructurales (columnas, muros, vigas y losas).
Vulenerabilidad No-estructural: determina la susceptibilidad a los
daños que se pueden presentar en los elementos no estructuales
(alféizares, vidrios, parapetos, pisos. instalaciones, …)
Vulnerabilidad Funcional
Este concepto está referido a la distribución de los espacios
arquitectónicos en la edificación (ancho de escaleras, pasadizos,
señalización, etc.)
La vulnerabilidad funcional puede ser acrecentada intempestivamente
por la vulnerabilidad estructural y la no-estructural.
Vulnerabilidad SocialRelacionado con el grado de respuesta de las personas al afrontar un evento desastroso.
Factores que Afectan la Vulnerabilidad Sísmica Estructural
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Irregularidad Vertical
Irregularidad en Planta
Piso Blando
Torsión en Planta
Columnas Cortas
Suelo de Cimentación
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Comparación de la Demanda vs. Resistencia Sísmica
Métodos de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica
Procedimiento:
1.- Inspección al sitio del levantamiento y establecer sistema estructural
2.- Elaboración de planos de distribución de las edificaciones.
3.- Elaboración del un modelo matemático según los planos y los coeficientes (Z, S, U y R) que
establece la Norma Sísmica E.03-2003. El modelo es analizado mediante un análisis
tridimensional dinámico
4.- Determinación de capacidades últimas (resistencia de la estructura ) con las dimensiones
originales de los elementos estructurales y sus refuerzos de acero
5.- Comparar: “demanda” con “las capacidades últimas”, se calculan los índices de sobre-
esfuerzo en los elementos estructurales (muros y columnas) , se calculan desplazamientos y
distorsiones
6.- Una vez conocidos las zonas vulnerables se procederá a estudiar, analizar y diseñar el
reforzamiento final de la estructura. Se elaborarán los planos de construcción con detalles
estructurales. DISTORSIONES DE ENTREPISO
0
1
2
0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012
Distorsiones de Entrepiso
Niv
el
Máxima distorsión de entrepiso. Dirección de sismo: X-X
Máxima distorsión de entrepiso. Dirección de sismo: Y-Y
(1/3200) Grietas no visibles
(1/1600) Primeras grietas en talones de muro
(1/800) Inicio de agrietamiento en diagonales
(1/400) Agrietamiento inicial en columnas de confinamiento y
apertura de la grieta diagonal
(1/200) Grietas horizontales a lo largo de columnas de
confinmiento generalización de grietas en diagonal y apertura
considerable Distorsión máxima permisible en Albañilería(7/1000) Distorsión máxima permisible en elementos de CºAº
(1/100) Grietas de lado a lado, muros pierden veriticalidad, peligro
de desplome. Puertas, ventanas y ascensores no se abren,
particiones colapsan
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Métodos de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica
´MÉTODOS SIMPLIFICADOS PARA EVALUACIONES MASIVAS
• EVALUACIONES CON FINES DE PREVENCIÓN
• AYUDA POST DESASTRES
• MONTOS DE RECONSTRUCCIÓN
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Métodos de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica
CASO
APLICATIVOEvaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
VULNERABILIDAD DE LAS EDIFICACIONESFACTORES A CONSIDERAR
• Geométricos: Irregularidades, Cantidad de Muros
en ambas direcciones
• Constructivos: Calidad de Morteros, Tipos de
unidades de albañilería
• Materiales: tierra, piedra, ladrillo, bloque,
concreto, madera
• Antigüedad: normatividad, conservación
• Suelos
• Entorno
IRREGULARIDADES (tanto en planta como en elevación) =
MAYOR VULNERABILIDAD
EDIFICACIONES COLONIALES
• Muros Portantes, arcos y pilares
• Elementos no toman esfuerzos de tracción, baja ductilidad
• Plantas en L, U, H
• Techo: sistema par y nudillo con teja
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
METODOS DE EVALUACIÓN
METODOS CUALITATIVOS
Evalúan de forma rápida y sencilla de las
condiciones de seguridad de la edificación.
METODOS CUANTITATIVOS
Determinación de los niveles de resistencia,
flexibilidad y ductilidad de la estructura.
Análisis similar al diseño de edificios
nuevos recomendado por las normas
modernas
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
INFORMACIÓN BASICA: APLICACION
MUNICIPALIDAD HUAMANGA
• Monumento Histórico D.S. Nº 2900-72-ED.
• Reedificada el año 1725.
• Intervención estructural importante año 1924.
• Materiales: Primer piso con piedra y mortero
de cal, Segundo Piso muros de Adobe
• Cobertura: estructura par y nudillo a dos
aguas y tejas artesanales.
• Estado: Falta de Mantenimiento.
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
INFORMACIÓN BASICA
LOCAL LA HIGUERA – UNSCH
• Monumento Histórico D.S. Nº 2900-72-ED.
• Construida el año 1674
• Materiales: Primer piso con piedra y mortero
de cal, Segundo Piso muros de Adobe
• Cobertura: estructura par y nudillo a dos
aguas y tejas artesanales.
• Estado: Mantenimiento permanente
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
INFORMACIÓN BASICA
LOCAL GARCILASO – UNSCH
• Construida aprox. el año 1968
• Sistema dual: pórticos CºAº y muros
confinados de albañilería
• Consta de 07 módulos de 2 y 3 pisos
• Estado: Mantenimiento permanente
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
METODOLOGÍA UTILIZADA
METODO DEL INDICE DE VULNERABILIDAD
• Método cualitativo para un análisis relativamente rápido
• Utiliza 11 parámetros para la evaluación de vulnerabilidad
• Permite realizar adaptaciones de acuerdo a la región.
• Utiliza funciones de vulnerabilidad que lo relaciona con el daño
esperado en la edificación
11
1j
jjv.WKI
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 1:TIPO Y ORGANIZACIÓN DELSISTEMA RESISTENTE
• Sistema resistente vertical (confinada y arriostarmiento).
• Presencia y Eficacia de conexiones.
• Cumplimiento de recomendaciones de la Norma
Sismorresistente
• Utiliza funciones de vulnerabilidad que lo relaciona con el
daño esperado en la edificación
CALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga C
02 La Higuera - Unsch C
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch C
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch D
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch C
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch B
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch B
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch C
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch B
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 2:CALIDAD DEL SISTEMA RESISTENTE
• Tipo de material utilizado (piedra, adobe, concreto y
otros)
• Forma y Homogeneidad de materiales.
• Amarre en unidades de mampostería
• Mano de Obra y Calidad en Ejecución de Obra.
CALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga C
02 La Higuera - Unsch B
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch A
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch B
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch B
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch B
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch B
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch B
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch B
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 3:RESISTENCIA CONVENCIONAL
• Resistencia de la Edificación a Cargas Horizontales
• Calculo de demanda de ductilidad
– Coef. Sismico exigido / Coef. Sismico resistente
• Esfuerzo Cortante
– Concreto 70 Tn/m2
– Albañilería 18 Tn/m2
– Adobe y Piedra 5 Tn/m2
CALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga D
02 La Higuera - Unsch D
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch B
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch B
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch B
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch B
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch A
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch A
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch A
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 4:
POSICION DEL EDIFICIO Y LA EDIFICACION
• Tipo de suelo de Cimentación
• Pendiente del terreno
• Empuje lateral de suelosCALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga B
02 La Higuera - Unsch B
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch A
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch B
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch C
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch C
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch A
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch A
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch B
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 5:
DIAFRAGMAS HORIZONTALES
• Diafragmas Horizontales bien conectados a
elementos resistentes verticales
• Presencia de planos a desnivel
• Adecuada transmisión de cargas verticales y
horizontales
CALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga C
02 La Higuera - Unsch C
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch A
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch B
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch C
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch B
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch B
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch A
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch B
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 6:
CONFIGURACION EN PLANTA
• Forma y disposición en planta de las
edificaciones
• Problemas de torsión en planta
• Concentración de esfuerzos en las esquinas
CALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga D
02 La Higuera - Unsch B
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch A
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch C
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch A
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch A
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch A
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch B
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch B
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 7:
CONFIGURACION EN ELEVACION
• Irregularidad en Elevación
• Existencia de Variaciones excesivas de masas
CALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga A
02 La Higuera - Unsch A
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch A
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch B
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch A
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch A
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch A
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch A
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch A
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 8:
DISTANCIA MAXIMA ENTRE MUROS
• Espaciamiento excesivo de muros transversales.
• A mayor espaciamiento, mayor vulnerabilida
• Para edificaciones de adobe, según Norma E-080
L<= 12e
CALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga A
02 La Higuera - Unsch A
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch D
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch D
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch D
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch D
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch D
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch D
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch C
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 9:
TIPO DE CUBIERTA
• Estabilidad de Cubierta, debidamente anclados
• Materiales utilizados (pesados o livianos)
CALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga C
02 La Higuera - Unsch C
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch B
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch B
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch B
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch B
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch B
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch B
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch B
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 10:
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES
• Conectividad de Cornizas y parapetos.
• Tanque elevados de agua
• Balcones y Volados
CALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga C
02 La Higuera - Unsch C
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch B
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch B
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch B
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch B
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch B
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch B
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch B
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
PARAMETRO 11:
ESTADO DE CONSERVACIÓN
• Durante los años 80 existieron sismos constantes que
debilitaron las edificaciones
• Condición de Muros
• Gravedad de lesiones
CALIFICACION
Item Edificación Calific.
01 Municipalidad Huamanga C
02 La Higuera - Unsch B
03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch B
04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch B
05 Modulo 03 - Garcilazo Unsch B
06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch B
07 Modulo 05 - Garcilazo Unsch B
08 Modulo 06 - Garcilazo Unsch B
09 Modulo 07 - Garcilazo Unsch B
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
INDICE DE VULNERABILIDAD
• VULNERABILIDAD < 20%: BAJA
• 20% ≤ VULNERABILIDAD <40%: MEDIA
• VULNERABILIDAD ≥ 40%: ALTA
Ite
mEdificación Iv
Iv
normaliz.Observaciones
01 Municipalidad Prov. Huamanga 181.25 47.39% Vulnerabilidad Alta
02 La Higuera -UNSCH 138.75 36.27% Vulnerabilidad Media
03 Modulo 01 - Garcilazo UNSCH 43.75 11.44% Vulnerabilidad Baja
04 Modulo 02 - Garcilazo UNSCH 105.00 27.45% Vulnerabilidad Media
05 Modulo 03 - Garcilazo UNSCH 92.50 24.18% Vulnerabilidad Media
06 Modulo 04 - Garcilazo UNSCH 67.50 17.65% Vulnerabilidad Baja
07 Modulo 05 - Garcilazo UNSCH 41.25 10.78% Vulnerabilidad Baja
08 Modulo 06 - Garcilazo UNSCH 53.75 14.05% Vulnerabilidad Baja
09 Modulo 07 - Garcilazo UNSCH 43.75 11.44% Vulnerabilidad Baja
11
1j
jjv.WKI Iv max : 382.5
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de
FUNCIONES DE VULNERABILIDAD
Funciones de vulnerabilidad-daño-aceleración para
estructuras de mampostería, edificaciones coloniales
FUNCION DE VULNERABILIDAD-DAÑO-ACELERACION
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Aceleración / g
Ind
ice d
e d
año
10 20 30 40 50 60 70 80 0 90 100
FUNCION DE VULNERABILIDAD-DAÑO-ACELERACION
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Aceleración / g
Ind
ice
de
da
ño
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0
Funciones de vulnerabilidad-daño-aceleración para
estructuras de mampostería reforzada y confinada
estribos de Ø 1/4" @ .20
G rietas a reparar
M uro o C olum na
4 Ø 1/2"
R ellenar con m ortero
epóxico
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
ESCALAS DE DAÑOS
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
INDICES DE DAÑOS OBTENIDOS
0.10 g 0.32 g 0.37 g
01 Municipalidad Prov. Huamanga 47.39% 28.50% 100.00% 100.00%
02 La Higuera -UNSCH 36.27% 20.50% 100.00% 100.00%
03 Modulo 01 - Garcilazo UNSCH 11.44% 0.00% 26.10% 33.20%
04 Modulo 02 - Garcilazo UNSCH 27.45% 0.00% 44.10% 57.15%
05 Modulo 03 - Garcilazo UNSCH 24.18% 0.00% 38.85% 53.84%
06 Modulo 04 - Garcilazo UNSCH 17.65% 0.00% 34.10% 46.25%
07 Modulo 05 - Garcilazo UNSCH 10.78% 0.00% 25.15% 32.35%
08 Modulo 06 - Garcilazo UNSCH 14.05% 0.00% 25.15% 32.15%
09 Modulo 07 - Garcilazo UNSCH 11.44% 0.00% 26.10% 33.20%
Item EdificaciónIv
normaliz.
Aceleración Basal
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
CONCLUSIONES
• El método de Indice de Vulnerabilidad (Iv) es aplicable para implementar
estudios de vulnerabilidad en edificaciones urbanas a gran escala.
• Los resultados obtenidos aplicando el método del Iv a las edificaciones
coloniales parecen ser razonables y deberán convalidarse mediante ensayos
de laboratorio y el levantamiento de información post sismo
• Las edificaciones coloniales estudiadas , integrantes del patrimonio histórico
nacional, presentan índices altos de daño en caso de ocurrencia de sismo
normativo
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
RECOMENDACIONES
• El Centro Histórico de Ayacucho, en un gran porcentaje se encuentran constituida por
edificaciones coloniales, cuya calidad estructural ofrece una mediana a baja
resistencia a solicitaciones sísmicas, razones que las hacen vulnerables. Es de
imperiosa necesidad realizar estudios detallados, identificándose las edificaciones
más vulnerables y los correspondientes proyectos de reforzamiento.
• En las edificaciones identificadas con riesgo sísmico elevado como es el caso de la
Municipalidad Provincial de Huamanga, es necesario realizar un análisis cuantitativo
de tal manera que se puedan identificar las zonas en las cuales se deberán realizar las
intervenciones de reforzamiento.
• Como medida de mitigación del riesgo sísmico en las edificaciones estudiadas, se
deberá realizar el aislamiento de la estructura principal de la edificación para dotarla
de una configuración regular en planta.
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
GRACIAS
POR SU ATENCIÓN
Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho
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